ٹھوس-ریاست ہائیڈروجن اسٹوریج ہائیڈروجن اکانومی کی لاجسٹک رکاوٹ کے مرکز میں بیٹھا ہے۔ دو مادی خاندان چارج-ٹائٹینیم-بیسڈ AB₂-قسم کے مرکب اور میگنیشیم-بیسڈ ہائیڈرائیڈز کی قیادت کرتے ہیں۔ ہر ایک طاقت اور خرابیوں کے ساتھ آتا ہے۔ انتخاب درخواست پر منحصر ہے۔
صلاحیت: Gravimetric وال
میگنیشیم ہائیڈرائڈ (MgH₂) 7.6 wt% کی نظریاتی ہائیڈروجن ذخیرہ کرنے کی گنجائش پیش کرتا ہے، جو الٹنے والے ٹھوس-ریاستی مواد [11†L7-L8] میں سب سے زیادہ ہے۔ اس گرومیٹرک فائدہ نے میگنیشیم کو سالوں سے صلاحیت پر مبنی تحقیق میں سب سے آگے رکھا ہے۔
ٹائٹینیم- پر مبنی AB₂ مرکب مختلف رینج میں کام کرتے ہیں۔ TiMn₂ اور TiCr₂ سسٹم عام طور پر 1.8–2.0 wt% برائے نام اسٹوریج کثافت [1†L29-L31] فراہم کرتے ہیں۔ آپٹمائزڈ کمپوزیشنز جیسے Ti0.75Zr0.25Cr0.75Mn1.2 + 1.5 wt.% Ce قابل توسیع پیداوار میں 1.87 wt% کی طرف دھکیلتی ہیں [0†L27-L29]۔ اعلی-اینٹروپی BCC مرکب مزید آگے بڑھتے ہیں-Ti32V32Nb18Cr9Mn9 2.9 wt% [1†L9-L10] تک پہنچ جاتا ہے۔ AB₂-type Ti–Cr–V–Mn مختلف حالتیں −10 ڈگری [10†L6-L9] پر بھی 1.92 wt% ذخیرہ کرتی ہیں۔
صرف گرومیٹرک کثافت پر، میگنیشیم جیت جاتا ہے۔ لیکن حقیقی-دنیا کا موازنہ زیادہ اہم ہے۔
حرکیات: ایکٹیویشن اور سائیکلنگ
یہاں فیصلہ کن فرق ہے۔
مضبوط Mg–H بانڈ استحکام [3†L5-L6] کی وجہ سے میگنیشیم ہائیڈرائیڈ کو ڈی ہائیڈروجنیشن درجہ حرارت 280–300 ڈگری کے ارد گرد درکار ہوتا ہے۔ ہائی تھرموڈینامک رکاوٹیں اور سست حرکیات بیرونی حرارت کے بغیر عملی تعیناتی کو محدود کرتے ہیں [4†L9-L11]۔ کیٹلیٹک ڈوپنگ اور نینو کنفائنمنٹ کی حکمت عملی ان حدوں کو کم کرتی ہے- کچھ PdNi@rGN کمپوزٹ 70.5 kJ·mol⁻¹ [11†L31-L34] کی ایکٹیویشن انرجی کے ساتھ ڈی ہائیڈروجنیشن اسٹارٹ ٹمپریچر کو 140 ڈگری تک گرا دیتے ہیں-لیکن یہ لیبارٹری کی کامیابیاں رہیں، صنعتی معیارات نہیں۔
ٹائٹینیم مرکب 20-50 ڈگری پر کام کرتے ہیں، محیط کے قریب۔ یہ پیچیدہ حرارتی ڈھانچے کی ضرورت کو ختم کرتا ہے۔ AB₂-ٹائپ لیوس فیز الائے جیسے TiCrMn ہائیڈروجن کو −30 ڈگری سے 80 ڈگری پر جذب اور ڈیسورب کرتے ہیں، بغیر کسی معاون نظام کے سرد موسم اور معتدل گرمی دونوں کے لیے موافق ہوتے ہیں [10†L34-L37]۔
میگنیشیم کی 280 ڈگری کی ضرورت اسے اعلی-درجہ حرارت کے طاق ایپلی کیشنز میں رکھتی ہے۔ ٹائٹینیم کا کمرہ-آٹو موٹیو اور اسٹیشنری اسٹوریج پر براہ راست درجہ حرارت کے مطابق ہے۔
حرکیات: ایکٹیویشن اور سائیکلنگ
ٹائٹینیم- پر مبنی مرکبات بغیر کسی علاج کے سازگار ایکٹیویشن کارکردگی دکھاتے ہیں۔ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ Ti–Mn پر مبنی مرکبات 5 MPa سے کم کمرے کے درجہ حرارت پر ہائیڈروجن جذب کرتے ہیں، بغیر کسی پیشگی ایکٹیویشن سائیکل [1†L32-L36] کے 1.98 wt% تک فراہم کرتے ہیں۔ پاؤڈر میٹالرجی کے ذریعے تیار کردہ غیر محفوظ ٹائٹینیم ڈھانچے-Ti پاؤڈر کو Mn/Cr کے ساتھ ملا کر استعمال کرتے ہوئے، کولڈ آئسوسٹیٹک پریسنگ، اور 1200 ڈگری پر ویکیوم سنٹرنگ - نہ ہونے کے برابر ہسٹریسس کے ساتھ 1.8 wt% کے ارد گرد محیطی ریورس ایبل اسٹوریج حاصل کریں
میگنیشیم کی حرکیات بنیادی رکاوٹ بنی ہوئی ہیں۔ یہاں تک کہ Ni, Cr, Fe, Cu co-catalysis کے ساتھ، MgH₂ کی ہائیڈروجنیشن اور ڈی ہائیڈروجنیشن ایکٹیویشن انرجی کو محتاط انجینئرنگ کی ضرورت ہوتی ہے۔ تھرمل استحکام اتنا زیادہ ہے کہ ہائیڈروجن کو جذب کرنے کے لیے پورے بورڈ میں بلند درجہ حرارت کی ضرورت ہوتی ہے [3†L36-L37]۔
سائیکلنگ کا استحکام ٹائٹینیم کے فائدے کو تقویت دیتا ہے۔ Ti-AB₂ مرکب 80% سے زیادہ صلاحیت برقرار رکھنے [1†L4-L6] کے ساتھ 1000 سائیکلوں سے آگے بڑھی ہوئی سائیکل زندگی کو ظاہر کرتے ہیں۔ میگنیشیم ہائیڈرائیڈ، اس کے برعکس، ہائیڈرائیڈ کی تشکیل اور سڑن کے دوران حجم کے پھیلاؤ کے سنکچن کے چکروں سے دوچار ہوتا ہے، جس کی وجہ سے ذرات کا پلورائزیشن اور صلاحیت ختم ہو جاتی ہے۔
سیفٹی اور آپریٹنگ پریشر
ٹائٹینیم سسٹم 4 MPa سے کم-دباؤ والی ٹھوس-اسٹیٹ کنفیگریشن میں کام کرتے ہیں، ٹائپ IV کمپریسڈ ہائیڈروجن ٹینک [1†L20-L21] کے لیے 70 MPa کے مقابلے۔ کم دباؤ کنٹینمنٹ کے اخراجات کو کم کرتا ہے اور تباہ کن پھٹنے کے خطرات کو ختم کرتا ہے۔
میگنیشیم ہائیڈرائڈ، نظریاتی طور پر محفوظ ہونے کے باوجود، اعلی-درجہ حرارت کے آپریشن کی ضرورت ہوتی ہے۔ 300 ڈگری تک گرم کرنا اس کے اپنے حفاظتی تحفظات کو متعارف کرواتا ہے۔
